本发明提供的一种半导体器件侧墙空洞层结构，包括半导体衬底、栅极、介质层和接触孔，栅极的外侧设有空洞层，空洞层的外侧设有外侧墙层，空洞层和栅极和半导体衬底之间设有SiO₂层。本发明还提供了侧墙空洞层结构的制备方法，包括在设有栅极的半导体衬底上沉积一层无定形碳层，自对准刻蚀形成无定形碳侧墙；沉积外侧墙层材料，自对准刻蚀形成外侧墙层，外侧墙层封闭住无定形碳侧墙；化学机械研磨介质层至露出无定形碳侧墙后进行灰化处理将无定形碳侧墙全部灰化干净，并继续灰化直至栅极和露出的硅表面形成一层SiO₂层；快速填充介质层，使去除了无定形碳侧墙的部分仍然保留着孔隙。本发明的侧墙空洞层结构结构简单，方法简便易行。